中國鉆探技術發展綜述

  1古代鉆探技術的演變

 

  在新石器時代早期的遺址中，發現了一些一米左右的豎坑，主要是儲藏東西用的窖穴，此時還遠遠不能稱為鉆探技術。 夏商周時代繼承了夏以前的開拓方法，并給予開拓，發展起了古代采礦業，此時的采礦井已由豎井、斜井與平巷結合而成，而且有支護結構，以防止碎石塌落，在采掘工具和礦井的規格上也是有很大的進步。

 

  秦滅巴蜀，李冰入蜀,不僅開發了都江堰水利，更掘鑿了廣都的鹽井，開啟了巴蜀鹽井的新篇章。當時鹽井的掘鑿技術主要依賴當時的鐵器工具，并推廣了北方中原的掘井技術。 時至漢代，小口井淺井的掘鑿非常流行，并提升裝置已屬單轆轤型，同時，大口徑鹽井的開發也很具特色，具代表性的有東漢仁壽的陵井和晉以后的毒狼井，以及南陵井。 到了唐代，鹽井的規模和深度猛增，工藝技術也有改進和進步。

 

  （1）應用工具在品種和熱處理技術方面的提高；

 

  （2）采用了“大絞車提 升運輸”；

 

  （3）大口井的支護技術和井的結構有所創新；

 

  （4）發明了“魚盤”，解決了井底有害氣體的問題。這種改進使得當時已經能夠在堅硬的砂巖層中開井。 至北宋慶歷年間，在繼承漢唐以來大口徑淺井成功經驗的基礎上，發明了竹篦繩索沖擊式鉆探法，出現了一宗全新型式的鉆井方法——— 卓筒井。這時的探井技術才能真正被稱為鉆探技術。

 

  明朝初期由于社會不穩定，鉆進技術沒什么發展，到了明朝中后葉，鉆井技術及規模得到了發展。

 

  （1）馬驥的《鹽井圖流》中把鉆井工 程劃分了六道工序；

 

  （2）在鉆井深度最深可達百丈；

 

  （3）鉆井結構有宋卓筒井單一的“二徑結構”發展為“三徑”或“多徑”結構；

 

  （4）開始用鐵錐鉆頭和“鐵釬”鉆頭，同時還發明了諸如撞子 釬、鐵五爪、攪鐮、搜子等的處理井內事故工具；

 

  （5）在揚和動力系統方面開始出現牛為動力，極大地提高了工作效率。 伴隨著鹽井的鉆探，氣、油井的開發受到了重視，當時也掌握了使用一些采氣裝置和導線，用于燒鍋煮鹽。并且在四川自流井開發了歷史上第一個工業開采的氣水田。

 

  明末清初，戰亂不斷，鉆井技術和社會經濟收到了嚴重的影響，清朝建立后，采取了一系列利民政策，自貢市的井鹽達到了全盛時期。在道光十五年，在自貢市大安區鉆成了深達1001.42m的世界上第一口超1000m深井———海井。并在光緒十八年鉆成了第一口巖鹽水溶開采的廣元井。 我國古代鉆井技術在此時相當成熟，逐漸形成了一整套具有中國特色的深鉆井工藝技 術。除了鹽井之外， 天然氣開采技術也得到了極大的發展，1855年，鉆成了一口最大的天然 氣井———磨子井。

 

  2近代鉆探技術的西化

 

  鴉片戰爭和甲午戰爭失敗后，帝國主義的大舉入侵，政治受壓迫，經濟受剝奪，民生凋 敝。民國以后， 中國人民受三座大山的重重壓迫，人民的創造收到空前壓抑，以至于自先民遺留下來的鉆探技術創造發明，不僅沒有繼續開發進步，反而被資本主義國家作為鋪墊，予 以引用、 改造、開發。1897年，“福公司”取得了河南焦作優質 煤田的開采權，為了勘探地下煤炭資源， 20世紀從英國運來了幾臺蒸汽鉆機，并訓練了中國第一批機械巖心鉆探工人，開啟了中國機械巖 心鉆探的序幕。同時， 鋼繩沖擊鉆探技術和旋轉鉆探技術也引進了中國。

 

  20世紀初，長年公司開發了立軸式給進“UG”型金剛石鉆機，此鉆機以具有現代鉆機的雛形，并在1947年開始引進中國。 二戰后，工業發達國家鉆探工業得到了極大發展，已經用新型水壓給進鉆進代替了蒸汽驅動鉆機，并發明了用粉末冶重技術燒結制成的 “鑄鑲”天然金剛石表鑲、孕鑲鉆頭，并在1947年引入，開始了中國的鉆探歷史。 3當代鉆探技術的飛越建國初期，全國地質力量弱，底子薄，更沒有鉆探、掘進工程和地球物理探礦人員，無法 進行多學科多工種綜合勘探。

 

  中國和蘇聯的合作，對我國鉆探起了很大作用。當時主要是引進和仿制手把鉆機，比如前蘇聯的XB-300、XB-500及瑞典的XB-1000型手把鉆機，后期引進了BW100/30、BW200/400型泥漿泵和四腳金屬鉆塔，鉆探技術得到了不斷提高。 1953年開始了第一個五年計劃，重點勘探項目多是國家工業建設的命脈，成果非常顯著，過程中對74種礦產進行了勘探，有63種取得了可供工業設計使用的儲量。

 

  1954年12月，國務院責成地質部（1952年成立）從1955年起承擔石油普查任務。1956年3月3日至6月22日，我國第一口定向雙筒井鉆成。 1958年的“大躍進”運動，忽視地質效果，盲目追求進尺，一度造成很大浪費。60年代初，蘇聯停止供應中國鉆探設備和器材。 1970年初在上海城里“六二七工程籌備組”，經過四年努力，建成了我國第一條鉆井船———“勘探一號”。1974年6月，在黃海試鉆成功，譜寫了海上油氣鉆探的新篇章。1978年我國第一條坐地式鉆井船———“勝利一號”開始作業。 1963年研制成功的第一顆人造金剛石，開啟了中國人造金剛石鉆進的篇章，并在1998年生產量達到4-5億克拉，居世界首位， 成為人造金剛石大國。 “六五”期間探礦工程立足于“打基礎”、“上水平”，五年來，完成了“五大改變”、“五大配套”，形成了“六大系列”，其得了七項接近或達到國際先進水平的成果。 “七五”期間，金剛石鉆探技術、沖擊回轉鉆探、受控定向鉆探、氣舉、泵吸、潛空錘等各 種反循環鉆探和多工藝空氣鉆探、 反循環中心連續取樣、繩索取芯及繩索取芯沖擊回轉技術、 電鍍金剛石鉆頭制造工藝、小口徑螺桿鉆、射流式沖擊回轉鉆具、不提鉆鉆頭裝置、改進膨脹潤土等技術都取得了巨大成效。

 

  “八五”期間，地礦部強調“科學興地（質）”的號召，將地質找礦和開采礦業和工程鉆探掘進工程列為部的支柱產業，在探礦工程完成任務情況、科研等方面取得佳績。如定向對接采鹵井、壓電陀螺測斜儀、微機自控金剛石攢頭 燒結技術、 貫通式潛孔錘技術等，已走在世界前列；“新奧法”掘進即使和“多工藝重點鉆進技術”得到推廣并產生巨大經濟效益和社會效 益；瞄桿鉆機、 新型泥漿材料、新型超硬材料及其鉆頭、非開挖鋪管技術、淺層石油天然氣開發技術和對接井等已形成商品技術，贏得了國內外市場。

 

  “九五”期間我國面臨的資源和環境形勢是嚴峻的，找礦難度日益增大，地質環境保護、地質災害的防治任務葉日益加重，科學技術稱 為振興地堪工作的關鍵。 《90年代發展地質勘查工作的關鍵技術》中，明確90年代地勘行業技術發展方向、科研和開發工作的重點，為行業技術的發展起到了導向作用。 2000年以后，鉆探技術在原有基礎上，積極思考科學鉆探的發展和未來，并將地球科學 的研究領域延伸到了地球深部、海洋底部、 冰川、冰層凍土層等，同時擴大了地質學的范疇，形成了全新的、多學科多工種東層次的地球科學。